斑點追蹤對原發性高血壓左心室扭轉運動的評價研究進展

劉 潔 綜述，高玉麗 審校

左心室的扭轉運動作為評價左心室功能的重要指標之一，對該運動的監測，在臨床上對心血管疾病的早期診斷、治療以及預后有著重要意義。斑點追蹤（speckle tracking imaging,STI）是近年來發展起來的一種能對左室扭轉運動的多個參數進行測量的技術。它是在二維超聲心動圖和實時三維超聲模式下對特定的心肌運動進行跟蹤并對其進行定量和定性分析。本文就STI 成像技術在原發性高血壓對左心室扭轉運動的檢測應用研究進行綜述。

1 斑點追蹤成像的基礎

1.1 二維斑點追蹤技術（2D-STI）所謂的斑點（speckle）就是指在二維超聲圖像中的，由多個像素組成的，具有特殊聲學顯像標記的集合，每一個斑點在心動周期中都跟隨著周圍的心肌組織同時運動，該斑點的大小和形態在相鄰的兩個幀頻的圖像之間沒有差別，2D-STI 就是對該斑點在心動周期中產生的位置的改變進行測量，再根據所用的時間，計算出位移以及速度。觀察所有斑點形成的曲線圖就可以推測出整個心肌組織在心動周期中的運動變化情況。

1.2 三維斑點追蹤技術（3D-STI）3D-STI的發展克服了2D-STI 的缺陷［1-2］。它是基于2D-STI 的基本原理之上的，開啟三維模式后，通過Measure 進入Full Volume，即全容積狀態下的實時三維超聲心動圖，系統將對心臟進行自動分割，形成90°×90°的類似于金字塔樣的容積圖，對該圓錐體樣的金字塔可進行多面、多角度的旋轉，系統可對心肌組織的運動進行自動分析。

2 左心室的扭轉運動

2.1 扭轉運動的解剖基礎及定義 從微觀上看，心內膜下和心外膜下的肌纖維分別成右手螺旋和左手螺旋，而中間的肌纖維則以環形方式圍繞其中。從心尖部看，逆時針方向的旋轉起著積極作用，而順時針方向的旋轉則起著相反的作用，一般說來以度為單位。在正常的心臟中，基底部在心臟收縮時是順時針方向旋轉，同時心尖部是逆時針旋轉，從而產生一種類似于擰毛巾一樣［3-4］的運動；舒張期時，左室基底部和心尖部則分別朝著與收縮期相反的方向運動，這在左室內形成一個巨大的負壓，從而能夠將血液匯集于左心室。心底部和心尖部之間轉動角度的區別被稱為“凈扭動角度”或者“凈扭轉角度，同樣用度來表示。扭動和扭轉的意思相近，可作為近義詞交互使用。扭動有時僅僅簡單地表達出了“扭”字，而扭轉對左心室沿著長軸線的自心底向心尖部發生的旋轉的定義更為貼切，以度每厘米表示。

2.2 扭轉及解旋運動的測量參數 基于左室心尖短軸以及心底短軸的二維圖像的心肌扭轉和解旋參數有：左心室峰值扭轉角度（Ptw）、收縮末期扭轉角度（AVCtw）、等容舒張末期扭轉角度（MVOtw）、解扭轉率（Untw R）、扭轉速度峰值（PTV）、扭轉速度達峰時間（TPTV）、解旋速度峰值（PUV）和解旋速度達峰時間（TPUV）。

3 STI在高血壓（EH）疾病中的應用

3.1 EH 的不同構型 EH 使得心臟血流動力發生變化，前后負荷增加，心臟生理結構發生適應性的調整改變。在EH 初期，心室的形態和大小通常不會發生太大的改變，隨著EH的進展，壓力負荷的持續作用，心肌細胞由于代償性收縮逐漸肥大，進而導致心室壁肥厚，若壓力負荷得不到解除而繼續作用于肥大的心肌細胞時，間質的結締組織將伴隨著心肌細胞的增大而發生增生，對走行于其間的冠狀血管產生擠壓，冠脈血流量相對減少，室壁供血障礙，血管重排，心肌的舒張功能受損，順應性減低，心肌逐漸變得僵硬，心室腔逐漸擴大。目前國際上根據Ganau 分型［5］，利用LVMI（左室質量指數）和RWT（相對室壁厚度）將EH分成四種構型：（1）正常構型：LVMI 正常，RWT＜0.45；（2）向心性重構：LVMI 正常,RWT≥0.45；（3）向心性肥厚：LVMI 增加,RWT≥0.45；（4）離心性肥厚：LVMI 增加,RWT＜0.45。左心室因為構型的不同，可以對心室的收縮和舒張功能產生不同的影響，Devereux 等［6］以及Bella 等［7］研究后認為,在長期的病程中，隨著壓力負荷以及容量負荷的增加，由于增加的不同程度，造成了左心室幾何構型的不同，而性別和年齡對左心室構型的形成無明顯影響。

3.2 STI的應用

3.2.1 2D-STI 對左心室正常構型（LVN）的研究 在EH 早期，心室的大小、形態以及功能等尚未出現改變，一般的彩色多普勒超聲心動圖檢查不出左心室功能的異常。李玲等［8］采集了35例LVN的EH患者，對左室扭轉運動的參數進行分析后，得出由于心室肌的扭轉運動主要倚賴于心尖的逆時針旋轉，在尚未出現左心室構型的改變時，心室肌的扭轉運動則以心尖部的逆時針的旋轉運動的增強為主。Notomi Y［9］以及張麗等［10］也曾經研究過，結果提示，EH 初期，心室肌心尖部的逆時針扭轉運動是增強的。秦川等［11］將LVN 的65例EH 患者，以左心房的內徑指數（LAI）為分組指標：即無左房的擴大（NLAE）以及有左房的擴大（LAE）組，通過軟件對左室旋轉和扭轉運動的各項參數進行自動分析后比較，目的是為了研究EH 患者在心臟損害初期的扭轉運動表現，并對其診斷價值的存在與否進行驗證。經研究后認為,NLAE以及LAE組的Ptw 值在心尖水平段和心底水平段基本上是保持一致的，但與正常組相比，雖然處于EH的早期，但實質上已經對心室肌造成了損害，從而致使LAE 組的心尖段的旋轉運動減弱，而其相對于心底段的旋轉運動的差值減低。在臨床上，EH 患者由于心臟負荷的增加，一般首先表現為LAE，而LAE的患者通過脈沖多普勒（PW）測量二尖瓣口的血流頻譜的檢測方法，得出了E 值、A 值，然后通過計算E/A 值是否＜1以及EF 的斜率等，都可以提示左心室舒張期的功能出現了障礙。然而在該研究中應用該傳統方法對LAE組的患者進行檢測，卻發現大多數的患者都沒有出現舒張功能的減低，因此對于心室不同節段旋轉角度的分析評價比利用傳統的一般測量方法在心室舒張功能產生改變之前更早發現，可以為臨床上早期發現和診斷出EH患者左心室舒張功能的減低參考提供依據。

3.2.2 2D-STI 對左心室肥厚（LVH）的研究 LVH 是導致充血性心力衰竭產生的主要原因之一，也是使其他相關性心血管事件發生風險增加的原因［12］。Lorell BH 等［12］以及Edvardsen T 等［13］認為，LVH 的產生通常是由于左心室舒張功能的變化發展演變成最后左室的整體收縮功能發生改變而引起的。Ito K［14］、Ohtsuka T 等［15］從生理生化的角度研究分析，心肌細胞發生肥厚，是由于肌細胞內構成肌球蛋白的輕鏈以及重鏈的組成比失衡，因而引起肌凝蛋白的同功酶的生物活性減弱，胞漿內細胞器上的肌漿網上的Ca2+-ATP 酶失活，細胞對Ca2+的攝取能力降低，肌細胞收縮無力，排列次序發生改變，從而致使心室肌的收縮功能發生障礙。馬春梅等［16］采集了50例EH 伴有LVH 的患者,通過對肥厚程度的對比研究結果顯示,EH組的左心室旋轉角度和旋轉速度曲線與健康對照組的走形基本上是一樣的,但EH 組相較于對照組心尖段的扭轉運動是增加的,且EH 伴有LVH 者的左心室峰值扭轉角度、收縮末期扭轉角度和等容舒張末期扭轉角度值增高，這些異常的出現或許早在心室的幾何構型發生改變之前時就已經存在。

3.2.3 2D-STI對LVH不同類型的研究 LVH有向心性肥厚和離心性肥厚兩種類型。Simone等［17］針對向心性肥厚和離心性肥厚之間的差別比較后指出，心室離心性肥厚的產生是由于心臟大血管和外周小血管前后負荷的阻力增加以及因為阻力的增加導致的血管瘀滯，血流量的相對增多引起的；而心室向心性肥厚的產生是由于血壓收縮壓增大，使心室對外射血時所做的功增加。Strauera等［18］指出，EH患者初期的心臟主要表現為向心性肥厚,隨著EH 的持續進展，前、后負荷的增加使得心室腔逐漸地擴大，心肌的收縮功能受損，則主要表現為心室腔擴大而室壁厚度正常的離心性肥厚。Maier S 等［19］認為，肥厚的心肌在舒張期的解旋運動時間延長。向心性肥厚和離心性肥厚對心功能的損害方式不同，向心性肥厚主要損害收縮功能，而離心性肥厚則主要損害舒張功能［20］。

3.2.4 3D-STI 的研究 在左心室的扭轉運動過程中，由于心尖部的肌纖維多以斜形走向為主，因此扭轉運動主要表現為心尖段的逆時針方向的旋轉運動，在EH 的進程中，心室肌發生代償運動則主要表現為心尖部的扭力的增加。于微等［21］利用3D-STI研究原發性EH的結果也證實了這一點。

總之，以上的研究結果顯示，STI能對EH患者早期甚至在還未出現明顯的臨床表現時對左室收縮及舒張功能的變化進行診斷評價，這對臨床上原發性EH的治療和預后都有著重要的現實意義。

4 STI技術的局限性

由于STI 技術的研究分析都是建立在二維超聲心動圖上的，因此就必須選擇清晰的，能夠完整地顯示心內膜的二維圖像，可是在實際的采集病例的過程中時，由于患者的肥胖、肺部感染、肺氣腫、氣胸等原因容易造成客觀上的采集到的二維圖像顯示欠佳，或者由于操作者對于心尖部位置的判斷的選擇偏差容易造成主觀上的測量的誤差。這主要是因為心底段圖像的采集可以以清晰顯示二尖瓣的前后葉作為參照物，而心尖段的采集卻沒有，這樣就很容易產生誤差。Goffinet等［22］就曾經報道，與MRI相比，STI技術往往容易對心尖的旋轉和左室的扭轉角度峰值低估，原因就是超聲在心尖平面的選擇上不可避免的要產生誤差。但是由于受到對大型設備的需要以及昂貴費用的產生等問題的限制，使得MRI 在對心血管疾病的研究中的發展受限。但是，STI技術有著它不可比擬的優勢，例如在圖像的采集上沒有角度的依賴性，可以對患者進行無創的和定量的分析，且所需費用相對不高，因此受到越來越多的研究者重視，取得了更多的發展成果。而隨著近年逐漸發展的三維斑點追蹤技術可以對二維斑點追蹤技術中的不足進行彌補，因此也具有了更加廣闊的應用前景。

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